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1. 研究目的与意义(文献综述)
1.1 课题研究意义
碳纤维是一种高强度、高模量、轻质量的新型纤维材料,具有耐高温,耐腐蚀等特点,能够满足非常规环境下的产品高性能轻重量的需求,在航空航天、军工、汽车、医疗康复等领域具有广阔的应用前景,但受到复杂几何特征、高性能需求的碳纤维零部件加工制造工艺的限制,以及较高的应用成本,制约着其应用范围。3d打印技术通过一体成型的方式,不受模型复杂度限制,能够灵活地进行复杂几何零件的加工。特别对于个性化产品,由于无需模具,增材成型,能够缩短产品的生产周期,降低使用成本。连续碳纤维3d打印能够综合利用碳纤维材料轻质高强和3d打印自由成型的优势,能够极大提升碳纤维零部件的成型灵活性和制造能力,已经被许多行业所关注。
碳纤维复合材料零部件需要既满足其复杂的几何形状,又满足强度、刚度等机械性能要求,才能够实际应用。对于3d打印的碳纤维零部件,其机械性能主要由碳纤维复合材料本身、3d打印成型工艺条件共同决定。zhang j等人针对连续碳纤维增强聚乳酸(pla)设计了一种新颖的3d打印结构[1]。该结构在打印过程中使用压辊加热并加压pla从而增强层与层之间的粘合力从而提高层间致密性。结果表明使用该结构可明显改善打印零部件的强度。但是,该压力装置在多次跟踪成形路径的旋转角度后,所产生的角度累计误差将造成压力无法准确实施的问题。通过对压力路径的检测与反馈调节,可以保证打印过程中对丝束压力的准确实施,提高打印精度,从而增强打印零部件的机械性能。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 研究内容
(1) 研究压力装置旋转角度的误差来源及其影响因素,针对所有考虑到的误差来源逐一提出解决方案。
(2) 选用合适的传感器,理解其工作原理,对压力装置旋转角度进行传感检测。
3. 研究计划与安排
2月30日-—3月11日:相关文献调研,了解项目背景 ;
3月12日——3月18日:完成外文翻译与开题报告(进一步明确任务需求,针对题目与指导老师详细沟通确定方案,选择合适的角度速度传感器、核心控制单元、整体补偿方案等);
3月19日——4月28日:总体方案设计,关键技术研究与模块设计,包括硬件开发、补偿方案设计、误差分析。
4. 参考文献(12篇以上)
[1]zhang j, zhou zd, et al. performance of3d-printed continuous-carbon-fiber-reinforced plastics with pressure[j].materials, 2020 jan 19, 10.3390/ma13020471
[2]andreas, f.; steve, r.; thomas, b. newfiber matrix process with 3d fiber printer—a strategic in-process integrationof endless fibers using fused depositionmodeling (fdm). in proceedings of theifip international conference on digital product and process developmentsystems, dresden, germany, 10–11 october 2013; pp. 167–175.
[3]turner, b.n.; strong, r.; gold, s.a. areview of melt extrusion additive manufacturing processes: i. process designand modeling. rapid prototyp. j. 2014, 20, 192–204. [crossref]
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